氘-氘聚变反应高能γ射线产额的实验研究

本文对低能D(d,γ)⁴He聚变反应进行了实验研究。由于D(d,γ)⁴He聚变反应γ射线的产额低、能量高、本底大,实验采用大NaI-塑料闪烁体反康谱仪,以提高探测效率并降低宇宙线的影响;采用脉冲束飞行时间方法区分中子和γ射线,以减小中子和宇宙线本底的影响。实验测量了300 keV d束轰击厚D靶和薄D靶两种情况下的γ数据。在计算反应产生23.8 MeV的高能γ峰面积时,采用了拟合法扣除本底。实验测得,对厚靶,D(d,γ)⁴He反应截面为2.47×10^-37m²;对薄靶,D(d,γ)⁴He反应截面为4.36×10^-37m²。     

大体积航空巡测γ谱仪的点源校准

参考国际原子能机构（IAEA）航空辐射监测技术标准和国内外行业经验,选取3种人工放射源对现有先进的大体积航空巡测γ谱仪进行了寻源模式的实验校准。介绍了航空巡测γ谱仪系统开展点源模式的实验校准方法、校准方案,实验过程中严格控制实验条件和过程质量,给出了²⁴¹Am、¹³⁷Cs和⁶⁰Co人工放射源点源校准参数,基于这3种核素校准参数可估算其他人工放射性核素的校准参数,从而实现了航测系统寻找人工放射源进行定量测量的功能。     

利用高能缓发γ射线测定裂变数

利用裂变产额法得到短时间辐照²³⁵U样品的裂变总数,通过大体积NaI探测器测量3 MeV以上高能缓发γ射线总计数随时间的变化,从而得到一次裂变3 MeV以上高能缓发γ射线总发射率随时间的变化规律,并给出脉冲辐照下高能缓发γ射线的发射率。通过高能缓发γ射线测量了两块²³⁵U样品的裂变数,其相对不确定度小于4%。     

就地HPGe谱仪测量分析长白山土壤中的137Cs等γ核素

长白山是欧亚大陆东缘的最高山系,是首批国家级自然保护区,自然环境受人类扰动较少,能较好地反映全球大气核试验、前苏联切尔诺贝利核事故在长白山地区沉降的¹³⁷Cs量。为调查¹³⁷Cs经多年衰变和迁移后在长白山土壤中的分布规律,本文利用就地HPGe γ谱仪测量分析了长白山主峰北坡、南坡及西坡的高山荒漠带、苔原带、岳桦林带、针叶林带等土壤中²³⁸U、²³²Th、⁴⁰K和¹³⁷Cs的活度浓度。结果表明,火山灰覆盖的区域,土壤中的²³⁸U和²³²Th等天然放射性核素含量较高,最高值分别为112 Bq/kg和154 Bq/kg;植被茂盛、地势平坦区域¹³⁷Cs活度浓度较高,最高为1.07×10⁴ Bq/m²。     

γ射线二极管寿命提升关键技术实验研究

本文通过分析γ射线二极管的物理过程,对二极管的阴阳极材料和结构进行了改进,并在强光一号装置上进行了实验验证。实验结果表明,通过采用深槽结构的黄铜阴极和多层阳极靶可显著降低强光一号装置二极管的阴极烧蚀、溅射沉积污染及阳极的热-力学损伤。改进后的阴极至少可重复使用3发次,阳极至少可重复使用4发次。实验结果为建设中的大面积脉冲γ射线辐射装置二极管的研制和实验效率提升提供了新技术途径。     

元素级联γ射线的符合测量技术

介绍了一种符合测量技术,可极大地抑制康普顿坪和逃逸峰,从而凸显全能峰,使数据分析变得更为简单。该技术利用元素释放的级联衰变γ射线,用满足峰与峰相加的幅度信号作为符合信号,将符合信号作为门输入与原输入信号再进行符合即可得到凸显元素特征的不带康普顿坪的γ能谱。通过符合窗的选取,该技术可在复杂的辐射场中对特定元素进行选择性测量。     

第三代电子动量谱仪的多参数符合测量系统研制

本文介绍了一种新研制的用于第３代电子动量谱仪的多参数符合测量系统。该系统以６个慢符合道的电荷脉冲信号（它含有位置信息）和一个快符合道中的符合时间信号作为７个参数，采用７个数据获到通道并行获取数据，经计算机系统处理，可同时得到（ｅ，２ｅ）反应相关的符合多道时间谱，电离能谱和电子动量谱。     

γ射线相机噪声功率谱分析

本文从理论上分析了γ射线相机噪声的主要来源,并在能量分别为0.2 MeV和1.25 MeV γ射线源上标定不同辐照剂量条件下的噪声功率谱。研究结果表明,噪声主要由MCP像增强器增益起伏引起,在空间频率约为0.633 1 mm^-1处相对强度较强,该峰值在0.2 MeV和1.25 MeV γ射线辐照条件下基本保持不变,噪声功率谱为圆形对称分布,其强度随空间频率增大而快速减小。     

线极化γ射线康普顿散射的蒙特卡罗模拟

本文利用蒙特卡罗程序Geant4模拟了不同能量、不同线极化度γ射线的康普顿散射过程,通过记录散射γ射线方位角上计数的不对称性模拟计算了入射γ射线的极化度。比较了模拟计算的极化度与原入射射线的极化度,发现两者符合很好。结果表明,利用蒙特卡罗方法能模拟极化光子与物质的相互作用,可为γ极化仪的设计提供指导。     

60Co γ辐照下毛竹的自由基与化学结构的变化

绝干的毛竹粉体在⁶⁰Co γ辐照下产生自由基的同时还发生化学组成和结构的变化。利用电子自旋共振波谱（ESR）和X射线光电子能谱（XPS）技术分别测量γ射线辐照后毛竹粉体的自由基波谱和X射线光电子能谱。经测试,毛竹自由基的光谱分裂因子g=2.003 3,自由基的强度随吸收剂量按指数规律增加;经200 kGy剂量的辐照后毛竹表面的O/C原子个数比稍有增加,C-C和C-H含量增加,C-O和C[CDS1]O含量减少,-O-C[CDS1]O含量增加为原来的2.5倍,说明毛竹表面生成了一些含氧官能团或碳的氧化态增高。     

用于激光产生的高能X射线源能谱诊断的滤片堆栈谱仪的研制

为了诊断基于激光的短脉冲、高强度的高能X射线源能谱特性,本文利用不同材料和厚度的金属滤片和记录介质研制了一套滤片堆栈谱仪。基于Greval算法发展了能谱反解程序,并使用蒙特卡罗程序Geant4模拟得到了谱仪的响应函数。在星光Ⅲ激光装置上验证了谱仪的可靠性,获得了ps激光与固体靶相互作用产生的10 keV~3 MeV轫致辐射能谱,从而验证了谱仪的可靠性。     

便携式γ谱仪对137Cs、131I液样探测效率的刻度

便携式γ谱仪主要用于主冷却剂水样中典型核素的现场辅助识别及其活度浓度的测量分析。为确定典型核素特征峰净面积和水样中该核素活度浓度的关系,必须进行源峰效率刻度。本文通过测量¹³³Ba、¹³⁷Cs、⁶⁰Co 3种核素的混合溶液得到效率刻度曲线,然后对不同活度浓度的¹³⁷Cs标准溶液、¹³¹I标准模拟溶液进行测量。结果表明,谱仪均能正确识别¹³⁷Cs、¹³¹I核素,活度浓度测量的相对误差均<10%,初步满足元件破损监测精度和灵敏度的需求。     

基于递推关系式的γ能谱全能峰基底扣减方法

为准确估计γ能谱全能峰下侧的基底计数,提出了基于递推关系式的基底扣减方法。首先利用蒙特卡罗模拟给出了单峰和重峰情况下基底的理论形态,然后对模拟中基底的形成过程进行数学抽象,得到相邻两道基底间的递推关系式。利用此关系式,结合边界条件,求解出最终的基底计算公式。实际应用显示,使用该公式于模拟的γ能谱,计算基底与理论基底吻合较好;使用该公式于实测γ能谱,扣减基底后的全能峰的拟合优度优于传统的线性基底扣减法。新的基底扣减方法在原理上更符合基底的形成机制,实际效果也较传统方法好。     

固体219Rn源的γ能谱法放射性纯度检验

对利用从铀矿石中提取得到的²²⁷Ac制备的固体²¹⁹Rn源进行了γ能谱分析,确定了²²⁷Ac的4个子体核素²²⁷Th、²²³Ra、²¹⁹Rn和²¹¹Bi的活度,并分析了能对²¹⁹Rn造成干扰的²²²Rn、²²⁰Rn母体核素²²⁶Ra、²²⁴Ra的活度。待²²⁷Ac及其子体达到放射性平衡后,通过测量²²⁷Th的235.97、256.25 keV,²²³Ra的154.21 keV,²¹⁹Rn的401.81 keV,²¹¹Bi的351.059 keV共5条γ射线,最终确定固体²¹⁹Rn源中²²⁷Th、²²³Ra、²¹⁹Rn和²¹¹Bi的活度为（1 069±3）、（1 079±5）、（1 095±13）、（1 096±14）和（11 089±4） Bq,固体²¹⁹Rn源的平均活度为（1 093±8）Bq;通过测量²²⁴Ra子体²¹²Pb的238.632 keV、²⁰⁸Tl的583.191 keV γ射线以及²²⁶Ra子体²¹⁴Bi的609.312、1 120.287 keV γ射线得到²²⁶Ra与²²⁴Ra的平均活度分别为5.12 Bq及0.433 Bq,远低于固体²¹⁹Rn源的平均活度,说明固体²¹⁹Rn源放射性纯度较高。以上结果表明,此源有望制成标准固体²¹⁹Rn源以用于延迟符合法测²²³Ra、²²⁷Ac装置的刻度。     

γ能谱小波降噪控制研究

通过对γ能谱小波降噪迭代过程中降噪不足和降噪过度现象的研究,提出了用以表征降噪程度的数量指标--相对噪信比,建立了基于该指标的迭代停止规则。模拟和实测γ能谱的降噪结果均显示,相对噪信比及相应迭代停止规则具有合理性和有效性。     

γ-γ符合测量系统的新型前端读出电路研制

研制了一种新型前端读出电路,用于重离子治癌装置中符合测量原型系统的研究和测试。电路主要包括能量链、时间链和数据处理单元。能量链由截止频率7 MHz的抗混叠滤波器和模数转换器(ADC)组成,形成波形采样电路;时间链由高速比较器构成的定时甄别电路和时间数字转换器（TDC）组成;数据处理单元基于现场可编程门阵列(FPGA)设计实现。电路的线性度优于0.8%,噪声小于0.8 mV（RMS）。配合LaBr3单晶体条测试,能量分辨为4.5%（FWHM）,在与LYSO晶体阵列配合测试时,位置映射散点图清晰。该前端读出电路性能优于CAMAC系统,具有较好的实际应用前景。     

γ射线闪烁体探测器响应函数模型研究

建立了一种可用于γ射线能谱分析的CsI(Tl)闪烁体探测器响应函数(DRF)模型,并对0.05~1.5 MeVγ射线能谱进行了拟合。描述γ射线能谱特征的每个函数均是基于对射线作用机制的分析,采用权重最小二乘法实现了22 Na、60 Co、137 Cs、238Pu实验能谱的拟合,并同时得到了函数中与射线能量相关的非线性参数。最后利用该DRF模型对CsI(Tl)探测器测量152 Eu源的γ射线能谱进行了拟合,结果表明,此DRF模型可较好地应用于γ射线能谱的分析。     

CTBT气溶胶γ能谱的能量漂移校正方法

CTBT放射性核素台站气溶胶样品通常采用HPGe γ谱仪系统测量,能量刻度是核素识别的关键。针对放射性核素台站气溶胶γ能谱存在的能量漂移问题,提出了一种基于²¹²Pb、²¹²Bi、²⁰⁸Tl、²¹⁰Pb、⁴⁰K和⁷Be等天然放射性核素γ射线的能量漂移校正方法。测试结果表明,该能量漂移校正方法能有效校正能谱中γ峰能量偏差。